KR20180083415A - 볼순환튜브, 볼나사장치 - Google Patents

볼순환튜브, 볼나사장치 Download PDF

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KR20180083415A
KR20180083415A KR1020187017192A KR20187017192A KR20180083415A KR 20180083415 A KR20180083415 A KR 20180083415A KR 1020187017192 A KR1020187017192 A KR 1020187017192A KR 20187017192 A KR20187017192 A KR 20187017192A KR 20180083415 A KR20180083415 A KR 20180083415A
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ball circulation
nut
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신페이 야마모토
시게하루 고바야시
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닛본 세이고 가부시끼가이샤
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Abstract

볼나사장치(1)의 전동로의 이격된 2 개소를 잇는 경로를 형성하고, 볼(6)을 순환시키는 볼순환튜브(4)로서, 볼나사장치(1)에 부착하였을 때에 나사축(2)의 중심축선으로부터 지름방향으로 가장 멀어진 위치에 배치되는 외단(外端)을 형성하는 외단부(4a, 4b)가, 나사축(2)의 중심축선으로부터 외단까지의 거리를 조정하기 위한 조정부를 구비한다. 이것에 의해, 너트 및 볼순환튜브(4)에 외감(外嵌)하는 부품을 용이하게 부착할 수 있다.

Description

볼순환튜브, 볼나사장치
본 발명은, 회전운동을 직선운동으로 변환하는 기계요소로서, 예를 들면 스테어링장치나, 중량물 이동용 장치, 가공용 장치, 정밀위치결정장치 등에 사용되는 볼나사장치에 관한 것이다.
종래, 특허문헌 1에 기재된 발명과 같이, 너트와 볼순환튜브를 금속제의 슬리브(sleeve)에 의해 원주방향으로 덮음으로써, 볼순환튜브를 너트에 고정하는 볼나사장치가 있다.
일본국 특개 평10-141465호 공보
그러나 종래의 볼 나사 장치에 있어서는, 볼순환튜브와 너트를 덮는 슬리브나 로터 등의 부품의 내주면이, 볼순환튜브 및 너트와 적절하게 접하도록, 너트에 형성된 볼순환튜브를 끼워넣기 위한 절결의 깊이나 너트의 외경치수를 조정해야 하며, 조정작업에 시간과 수고가 든다고 하는 문제가 있다.
상기 문제에 비추어, 본 발명은, 너트 및 볼순환튜브에 외감(外嵌)하는 부품을 부착할 수 있는 볼순환튜브 및 볼나사장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은,
외주에 나선모양의 제1전동홈이 형성된 나사축과, 내측을 상기 나사축이 통과된 원통부를 구비하고, 상기 원통부의 내주면에 상기 제1전동홈과 대응한 제2전동홈이 형성된 너트를 가지고, 상기 제1전동홈과 상기 제2전동홈으로 형성된 전동로 내에 복수 개의 볼을 수용한 볼나사장치에 있어서 사용되고,
상기 전동로의 이격된 2 개소를 잇는 경로를 형성하고, 상기 볼을 순환시키는 볼순환튜브로서,
상기 볼나사장치에 부착하였을 때에 상기 나사축의 중심축선으로부터 지름방향으로 가장 멀어진 위치에 배치되는 외단을 형성하는 외단부가, 상기 중심축선으로부터 상기 외단까지의 거리를 조정하기 위한 조정부(adjustable portion)를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 볼순환튜브를 제공한다.
바람직하게는, 상기 외단부는 돌기부이다.
또 바람직하게는, 상기 외단부는, 다른 부분보다도 두껍게 형성된 후육부(厚肉部; thickened portion)이다.
또한 상기 과제를 해결하기 위해 본 발명은,
외주에 나선모양의 제1전동홈이 형성된 나사축과,
내측을 상기 나사축이 통과된 원통부를 구비하고, 상기 원통부의 내주면에 상기 제1전동홈에 대응한 제2전동홈이 형성된 너트와,
상기 제1전동홈과 상기 제2전동홈으로 형성된 전동로 내에 수용된 복수 개의 볼과,
상기 전동로의 이격된 2 개소를 잇는 경로를 형성하고, 상기 볼을 순환시키는 볼순환튜브를 가지고,
상기 볼순환튜브는, 상기 나사축의 중심축선으로부터 지름방향으로 가장 멀어진 위치에 배치되는 외단을 형성하는 외단부가, 상기 중심축선으로부터 상기 외단까지의 거리를 조정하기 위한 조정부를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 볼나사장치를 제공한다.
바람직하게는, 상기 외단부는 돌기부이다.
또 바람직하게는, 상기 외단부는, 다른 부분보다도 두껍게 형성된 후육부이다.
또한, 바람직하게는, 상기 볼순환튜브를 상기 너트에 고정하는 고정부재를 더 가진다.
또한, 바람직하게는, 상기 고정부재는, 상기 지름방향으로 외방으로부터 상기 볼순환튜브의 일부를 덮는 고정부와, 상기 고정부와 일체로 형성되고, 상기 원통부에 부착된 부착부를 가지고,
상기 고정부의 상기 지름방향 외측의 표면은, 상기 원통부의 외주면과 동일한 원주면상에 배치된 곡면을 형성하고 있다.
본 발명에 의하면, 너트 및 볼순환튜브에 외감하는 부품을 용이하게 부착할 수 있는 볼순환튜브 및 볼나사장치를 제공할 수 있다.
도 1은 제1실시형태에 관한 볼나사장치의 평면도이다.
도 2는 제1실시형태에 관한 볼나사장치의 단면을 나타내는 모식도이다.
도 3은 제2실시형태에 관한 볼나사장치의 단면을 나타내는 모식도이다.
도 4는 제3실시형태에 관한 볼나사장치의 단면을 나타내는 모식도이다.
도 5는 제1실시형태의 변형례에 관한 볼나사장치의 평면도이다.
도 6은 제1실시형태의 변형례에 관한 볼나사장치의 단면을 나타내는 모식도이다.
(제1실시형태)
이하, 도 1 및 도 2를 참조하면서, 본원의 제1실시형태에 관한 볼나사장치와, 그 볼나사장치에 부착된 볼순환튜브에 대해 설명한다.
도 1은, 본 제1실시형태에 관한 볼나사장치(1)의 평면도이다. 볼나사장치(1)는, 외주면에 나선모양의 제1전동홈이 형성된 나사축(2)과, 나사축(2)에 외감된 너트(3)와, 너트(3)에 부착되고, 복수 개의 볼(6)(도 2에 도시)을 순환시키기 위한 볼순환튜브(4)와, 볼순환튜브(4)를 너트(3)에 고정하는 고정부재로서의 임시고정용 캡(5)으로 이루어진다.
너트(3)는, 원통모양의 원통부(3a)와, 원통부(3a)의 한쪽 단부에서 원통부(3a)와 일체로 형성되어 지름방향 외방으로 연재된 플랜지(3b)를 가진다. 너트(3)의 내주면에는, 나사축(2)의 외주면에 형성된 상기 제1전동홈에 대응한 제2전동홈이 형성되어 있다. 제1전동홈과 제2전동홈은 복수 개의 볼(6)이 전동하는 전동로를 형성하고 있다.
도 2는, 본 제1실시형태에 관한 볼나사장치(1)의 단면을 나타내는 모식도이다. 너트(3) 및 볼순환튜브(4)에 금속제의 슬리브(7)가 외감된 상태를 나타내고 있다. 또한, 슬리브(7)는 본 제1실시형태에 관한 볼나사장치(1)를 구성하는 부품은 아니다.
상기 전동로의 사이에는 복수 개의 볼(6)이 수용되어 있고, 나사축(2)과 너트(3)는, 나사축(2)의 중심축선을 중심으로 하여 상대적으로 회전함으로써, 나사축(2)의 연재방향으로 상대적으로 이동한다.
너트(3)의 원통부(3a)에는, 절결부(cut portion, 3c)가 형성되어 있다. 절결부(3c)의 양단은 원통부(3a)의 외주면으로부터 내주면까지 관통하고 있다. 절결부(3c)에는 볼순환튜브(4)가 삽입되어 있다.
볼 순환용 튜브(4)는, U자형의 전체 형상을 하고 있으며, 내측은 한쪽의 단부로부터 다른쪽의 단부까지 관통한 공동(空洞)으로 되어 있다. 볼 순환용 튜브(4)는, 양단부측으로부터 너트(3)의 절결부(3c)에 삽입되어 있다. 볼 순환용 튜브(4)의 양단부는 전동로 내에 개방되어 있다. 이로써, 나사축(2)과 너트(3)의 상대회전에 의해 전동로 내를 전동한 볼(6)은, 볼 순환용 튜브(4)의 어느 한쪽의 단부까지 도달하면, 볼 순환용 튜브(4)에 의해 떠올려져, 볼 순환용 튜브(4)의 내부로 진입하고, 다른 쪽의 단부로부터 배출된다. 이와 같이 해서, 전동로와 볼 순환용 튜브(4) 중에서 볼(6)이 무한순환할 수 있도록 구성되어 있다.
도 2에 있어서, 볼 순환용 튜브(4)는, 슬리브(7)에 의해 너트(3)에 고정된 상태를 나타내고 있으나, 슬리브(7)를 부착하기 전에 있어서는, 임시고정용 캡(5)에 의해, 너트(3)에 임시고정되어 있다.
임시고정용 캡(5)은, 너트(3)의 지름방향 외측으로부터 볼 순환용 튜브(4)의 중앙부를 덮는 고정부(5a)와, 이 고정부(5a)의 양측에서 고정부(5a)와 일체로 형성된 부착부(5b)로 이루어진다. 임시고정용 캡(5)의 고정부(5a)는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 슬리브(7)의 내주면에 도달하지 않는 두께를 가지고 있다. 즉, 임시고정용 캡(5)의 고정부(5a)의 지름방향 외측의 면이, 원통부(3a)의 외주면보다도 지름방향으로 중심축에 가까운 위치에 배치되어 있다.
임시고정용 캡(5)은, 그 부착부(5b)를 너트(3)에 형성된 계합부(係合部)에 계합시킴으로써, 용이하게 너트(3)에 부착할 수 있다. 이로써, 볼나사장치(1)의 너트(3)에 슬리브(7)를 부착하기 전, 예를 들면, 수송시에 있어서, 볼 순환용 튜브(4), 나아가서는 복수 개의 볼(6)이 너트(3)로부터 탈락하는 것을 용이하게 방지할 수 있다. 또 임시고정용 캡(5)이 슬리브(7)의 내주면보다도 지름방향 외측에 배치되어 있기 때문에, 임시고정용 캡(5)을 떼어내지 않고 슬리브(7)를 부착할 수 있으며, 슬리브(7)의 부착작업 중에 볼 순환용 튜브(4)가 탈락하는 것을 방지할 수 있다.
더욱이, 종래는, 볼순환튜브(4)의 임시고정으로서, 통모양 부재로 볼순환튜브(4) 및 너트(3)를 덮는 방법도 채용되어 있었으나, 통모양 부재는 너트(3)와 상대회전 가능하고, 토오크 전달을 할 수 없기 때문에, 너트 회전형의 볼나사장치에서는 사용할 수 없었다. 이것에 대해, 본 제1실시형태에 의하면, 너트(3)에 로터 등을 토오크 전달 가능하게 부착할 수 있기 때문에, 볼나사장치(1)를 너트 회전으로 사용할 수 있다.
볼 순환용 튜브(4)는, 임시고정용 캡(5)을 사이에 끼운 양측의 외주면에, 나사축(2)의 지름방향으로 외방을 향하여 돌출하도록 배치된 한 쌍의 돌기부(4a, 4b)를 가지고 있다. 돌기부(4a, 4b)는, 대략 반구모양을 하고 있으며, 너트(3)의 원통부(3a)의 외주면과 동일한 원주면에 도달하는 높이로 돌출하고 있다. 따라서, 돌기부(4a, 4b)는, 슬리브(7)를 너트(3)에 외감시켰을 때에, 슬리브(7)의 내주면에 접한다.
이와 같은 구성에 의해, 돌기부(4a, 4b)의 돌출 높이를 조정함으로써, 돌기부(4a, 4b)의 선단을 슬리브(7)의 내주면에 접촉시키고, 슬리브(7)에 의해 볼순환튜브(4)를 너트(3)에 용이하게 고정할 수 있다. 즉, 나사축(2)의 중심축선으로부터 가장 멀어진 위치에 배치된 외단부인 돌기부(4a, 4b)는, 슬리브(7)와 감합(嵌合)시키기 위한 조정부를 구비하고 있다. 이로써, 슬리브(7)를 부착하기 위해, 너트(3)의 절결부(3c)의 깊이나, 너트(3)의 원통부(3a)의 외경치수, 슬리브(7)의 내주면의 형상 등의 형상이나 치수를 조정할 필요가 없어진다. 또 이와 같이 구성된 볼순환튜브(4)는, 여러 가지 외경의 너트(3)에 대응할 수 있다. 돌기부(4a, 4b)의 돌출 높이의 조정으로서는, 예를 들면, 돌기부(4a, 4b)를 미리 높게, 즉, 돌기부(4a, 4b)의 선단이 슬리브(7)의 내주면보다도 지름방향 외측에 위치하는 높이로 설정해 두고, 부착대상이 되는 너트(3)의 외경치수나 절결 깊이, 제조 오차 등에 따라서, 돌기부(4a, 4b)를 연삭하는 방법이 있다.
(제2실시형태)
다음으로, 도 3을 참조하면서 본원의 제2실시형태에 관한 볼나사장치(1)에 대해 설명한다. 본 제2실시형태에 관한 볼나사장치(1)는, 임시고정용 캡의 구성을 제외하고, 상기 제1실시형태에 관한 볼나사장치(1)와 같은 구성을 하고 있다. 따라서, 본 제2실시형태의 설명에 있어서는, 상기 제1실시형태에 관한 볼나사장치(1)와 대응하는 부분에 제1실시형태와 같은 참조부호를 붙이고, 제1실시형태와 중복되는 설명은 생략하여, 임시고정용 캡(5)의 구성과 본 제2실시형태 특유의 효과에 대해 설명한다.
도 3은, 본 제2실시형태에 관한 볼나사장치(1)의 단면을 나타내는 모식도이다. 도 3에 나타내는 대로, 임시고정용 캡(5)에 있어서, 볼순환튜브(4)에 접한 고정부(5a)가 슬리브(7)의 내주면에 접하고 있다. 즉, 임시고정용 캡(5)에 있어서 지름방향 외측의 고정부(5a)의 표면은, 너트(3)의 원통부(3a)의 외주면과 동일한 곡률반경을 가지고, 너트(3)의 원통부(3a)의 외주면과 동일한 원주면 상에 배치된 곡면을 형성하고 있다.
본 제2실시형태에 의하면, 상기 제1실시형태의 효과에 더하여, 2 개의 돌기부(4a, 4b), 및 임시고정용 캡(5)의 고정부(5a)의 3 점으로 슬리브(7)의 내주면에 접하기 때문에, 볼순환튜브(4)를 더욱 강고하게 고정할 수 있다.
(제3실시형태)
다음으로, 도 4를 참조하면서 본원의 제3실시형태에 관한 볼나사장치(1)에 대해 설명한다. 본 제3실시형태에 관한 볼나사장치(1)는, 볼순환튜브(4)의 구성을 제외하고, 상기 제2실시형태에 관한 볼나사장치(1)와 같은 구성을 하고 있다. 따라서, 본 제3실시형태의 설명에 있어서는, 상기 제2실시형태에 관한 볼나사장치(1)와 대응하는 부분에는 제2실시형태와 같은 참조부호를 붙이고, 제2실시형태와 중복되는 설명은 생략하여, 볼순환튜브(4)의 구성과 본 제3실시형태 특유의 효과에 대해 설명한다.
도 4는, 본 제3실시형태에 관한 볼나사장치(1)의 단면을 나타내는 모식도이다. 도 4에 나타내는 대로, 볼순환튜브(4)는, 슬리브(7) 측에 배치되는 부분, 즉, 나사축(2)의 지름방향 외측에 배치되는 부분이, 중앙부를 제외하고, 다른 부분보다도 두껍게 형성되어 있다. 즉, 나사축(2)의 지름방향으로 외측에 배치되는 볼 순환튜브(4)의 부분은, 볼순환튜브(4)의 중앙부로부터 양단부측을 향함에 따라, 두께가 서서히 두꺼워지도록 형성된 후육부(4c, 4d)를 가지고, 양단부는 단면측을 향함에 따라 두께가 서서히 얇아지도록 형성되어 있다.
본 제3실시형태에 있어서는, 후육부(4c, 4d)가 조정부로서의 기능을 다하고, 상기 제2실시형태와 같은 효과를 얻을 수 있다.
이상, 본원발명의 이해를 위해 구체적인 실시형태를 들어 설명하였으나, 본원발명은 이들의 실시형태에 한정되는 것이 아니라 여러 가지의 변경, 개량이 가능하다.
예를 들면, 돌기부(4a, 4b)의 형상은 상기 실시형태의 것에 한정되지 않고, 조정부로서의 기능을 발휘하는 여러 가`지의 형상을 채용할 수 있다. 예를 들면, 원추형상, 반원주형상 등을 채용할 수도 있다.
또 상기 실시형태에 있어서는 볼순환튜브(4)를 너트(30)에 임시고정하기 위해 임시고정용 캡(5)을 채용하였으나, 임시고정수단은 이것에 한정되지 않는다. 특히, 제1실시형태에 있어서는, 임시고정용 캡(5)이 슬리브(7)에 접하지 않는 구성을 채용하고 있기 때문에, 임시고정용 캡(5) 이외의 여러 가지의 임시고정수단을 사용할 수 있다.
임시고정캡(5)으로서는, 상기 실시형태의 것 외에, 도 5 및 도 6에 나타내는 바와 같이, 평면형상이 원형을 하고 있고, 그 원주부가 너트(3)에 결합하는 임시고정캡(5)을 사용할 수도 있다. 이와 같은 임시고정캡(5)에 의하면, 볼순환튜브(4)가 너트(3)로부터 떨어지려고 하는 힘에 대하여, 원주방향으로 균형 좋게 저항할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명에 의하면, 너트 및 볼순환튜브에 외감(外嵌)하는 부품을 용이하게 부착할 수 있는 볼순환튜브 및 볼나사장치를 제공할 수 있다.
1: 볼나사장치
2: 나사축
3: 너트
3a: 원통부
3b: 플랜지
3c: 절결부
4: 볼순환튜브
4a, 4b: 돌기부
4c, 4d: 후육부
5: 임시고정용 캡
5a: 고정부
5b: 부착부
6: 볼
7: 슬리브

Claims (8)

  1. 외주에 나선모양의 제1전동홈이 형성된 나사축과, 내측을 상기 나사축이 통과된 원통부를 구비하고, 상기 원통부의 내주면에 상기 제1전동홈과 대응한 제2전동홈이 형성된 너트를 가지고, 상기 제1전동홈과 상기 제2전동홈으로 형성된 전동로 내에 복수 개의 볼을 수용한 볼나사장치에 있어서 사용되고,
    상기 전동로의 이격된 2 개소를 잇는 경로를 형성하고, 상기 볼을 순환시키는 볼순환튜브로서,
    상기 볼나사장치에 부착하였을 때에 상기 나사축의 중심축선으로부터 지름방향으로 가장 멀어진 위치에 배치되는 외단(外端)을 형성하는 외단부가, 상기 중심축선으로부터 상기 외단까지의 거리를 조정하기 위한 조정부(adjustable portion)를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 볼순환튜브.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 외단부는 돌기부인 것을 특징으로 하는 볼순환튜브.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 외단부는, 다른 부분보다도 두껍게 형성된 후육부(厚肉部; thickened portion)인 것을 특징으로 하는 볼순환튜브.
  4. 외주에 나선모양의 제1전동홈이 형성된 나사축과,
    내측을 상기 나사축이 통과된 원통부를 구비하고, 상기 원통부의 내주면에 상기 제1전동홈에 대응한 제2전동홈이 형성된 너트와,
    상기 제1전동홈과 상기 제2전동홈으로 형성된 전동로 내에 수용된 복수 개의 볼과,
    상기 전동로의 이격된 2 개소를 잇는 경로를 형성하고, 상기 볼을 순환시키는 볼순환튜브를 가지고,
    상기 볼순환튜브는, 상기 나사축의 중심축선으로부터 지름방향으로 가장 멀어진 위치에 배치되는 외단을 형성하는 외단부가, 상기 중심축선으로부터 상기 외단까지의 거리를 조정하기 위한 조정부를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 볼나사장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 외단부는 돌기부인 것을 특징으로 하는 볼나사장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 외단부는, 다른 부분보다도 두껍게 형성된 후육부인 것을 특징으로 하는 볼나사장치.
  7. 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 볼순환튜브를 상기 너트에 고정하는 고정부재를 더 가지는 것을 특징으로 하는 볼나사장치.
  8. 제4항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고정부재는, 상기 지름방향으로 외방으로부터 상기 볼순환튜브의 일부를 덮는 고정부와, 상기 고정부와 일체로 형성되고, 상기 원통부에 부착된 부착부를 가지고,
    상기 고정부의 상기 지름방향 외측의 표면은, 상기 원통부의 외주면과 동일한 원주면상에 배치된 곡면을 형성하고 있는 것을 특징으로 하는 볼나사장치.
KR1020187017192A 2016-02-10 2016-02-10 볼순환튜브, 볼나사장치 KR20180083415A (ko)

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